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光行天下 -> SYNOPSYS -> SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

optics1210 2018-08-20 15:26

SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜

JiUT\y  
's/27=o  
在本课中，我们将应用一些最新的工具，来判定透镜的性能是否可以进一步提高。 Xd5! Ti}  
这是初始结构，包含三个视场点的MTF曲线。 （输入MMF，选择多色选项，然后单击执行。）（下图中开关85打开后，显示红色的红外波长。）

nEuct4BcL}  
RLE A1Ibx|K  
    ID EXAMPLE LENS    53 ~ |J*E38  
    WAVL .7150000 .7100000 .7050000 GZ}*r{  
    CORDER    1    3    2 ?\l!]vu*  
    APS                -11 =54Vs8.  
    TEMPERATURE        30.00000 Ty(yh(oYF`  
    WAP                3 {m>~`   
    GTZ re2Fv:4{  
    UNITS MM +EQpD.  
    OBB     0.000000  15.20000  6.24500  -13.54114  0.00000  0.00000 t P At?  
    6.24500 Rqt[D @;m  
y`T--v3mI  
        0    AIR ~&vA_/M  
        1    CV    0.0000000000000    TH    4.50000000 yDDghW'\WU  
        1    N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 w@4t$bd7  
        1    DNDT    1.090E-05    9.960E-06    9.700E-06 3.65000E-01 knI*-  
        1    CTE    0.500000E-06 &8o  :  
        1    GTB U    'FUSILICA    ' ]Sk#a-^~  
        2    CV    0.0000000000000    TH    1.00000000 AIR 7v.#o4nPK  
        3    RAD    31.3000000000000    TH    9.80000000 P<TpG0~(  
        3    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 -DbH6u3  
        3    CTE    0.806000E-05 )+VHt  
        3    GTB S    'N-LAF2    ' B=r]_&u-u  
        4    RAD    111.9000000000000    TH    1.50000000 AIR 5n-9#J$  
        5    RAD    28.2100000000000    TH    4.00000000 pXGK:ceFu  
        5    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 -O>^eMWywo  
        5 CTE    0.710000E-05 ^M[-K`c}  
        5 GTB S    'N-BK7    ' z|taa;iM  
        6    RAD    14.2600000000000    TH    8.50000000    AIR "{,\]l&o  
        7    RAD    -46.1600000000000    TH    3.40000000 OYQXi  
        7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 o9DYr[  
        7 CTE    0.710000E-05 `bBfNI?3d*  
        7 GTB S    'N-BK7    ' /7!_un9  
        8 RAD    19.3000000000000    TH    3.00000000 AIR g!~-^_F  
        9 RAD    28.1400000000000    TH    4.80000000 nEeQL~:  
        9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285  3J'Bm"  
        9 CTE    0.710000E-05 'Y~8_+J?  
        9 GTB S    'N-BK7    ' }L{_xyi>#  
        10 RAD    -47.0000000000000    TH    1.00000000 AIR Fv5x6a  
        11 CAO    4.90993000    0.00000000    0.00000000 #VP-T; Ahe  
        11 CV    0.0000000000000    TH    13.20000000 AIR w%%6[<3%  
        12 RAD    -24.2000000000000    TH    3.20000000 .YnP% X=  
        12 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 RPofa+  
        12 CTE    0.846000E-05 P':]A{<Z  
        12 GTB S    'N-SF57    ' n0>5'm%ES  
        13    RAD    150.0000000000000    TH    1.20000000    AIR Q6e'0EIKC  
        14    RAD    269.0000000000000    TH    10.00000000 ZEXj|wC  
        14    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 P@o,4\;K  
        14    CTE    0.710000E-05 \Nh^Ig   
        14    GTB S    'N-BK7    ' 4w?]dDyc%  
        15    RAD    -22.6200000000000    TH    1.00000000    AIR QiQ2XW\E  
        16    RAD    -1000.0000000000000    TH    6.70000000 &-=G9sb,  
        16    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 62k9"xSH  
        16    CTE    0.806000E-05 )l 4>=y  
        16    GTB S    'N-LAF2    ' Azdz3/  
        17    RAD    -48.1100000000000    TH    1.00000000    AIR &+|jJ{93z  
        18    RAD    70.1900000000000    TH    6.20000000 ImT+8p a  
        18    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 \_-kOS  
        18    CTE    0.806000E-05 S>vVjq?~l(  
        18    GTB S    'N-LAF2    ' tq4"Q BIKh  
        19    RAD    -725.0000000000000    TH    2.00000000    AIR TA-(_jm  
        20    CV    0.0000000000000    TH    3.60000000 945 |MQPn  
        20    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 r7wx?{~ 28  
        20    CTE    0.710000E-05 `gBXeG2fn  
        20    GTB S    'N-BK7    ' %Hl:nT2M  
        21    CV    0.0000000000000    TH    36.90500000 AIR !`d832  
        22    CV    0.0000000000000    TH    0.00000000 AIR H *z0xxa  
    END
8)ebXc  
=%#$HQ=  
该透镜在近红外光工作，工作数 F / 3.5，且是远心的，具有低畸变，受衍射限制。 初步评价，这种设计并不差，只有不到1/4波长的像差。 )U/@J+{{  
视场上的最大畸变刚刚超过½微米，远心距离的最大偏差约为0.01弧度。 性能还不错- 但如果我们能够进一步提高它的性能，这将为我们提供更多的公差余地。 b@Mng6R  
这是我们的优化MACro：
GakmROZ@9  
    CHG eaZ)1od  
    WAP 1                            ! keep entering beam diameter constant over field (dGM;Dq8  
    19 UMC -0.14286                    ! maintain F/number u\Erta`  
    CFREE                            ! remove the clear aperture at the stop END CoKj'jA  
hBYh90]  
    PANT X&;]  
    VY 0 YP1                        ! let the program find the best stop location }fa%JN %E  
    VLIST RAD ALL                    ! all radii will change except 19 and the flat windows L3h xe]mr  
    VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2        ! and all thicknesses except 1 and 20 h9)]N&07b  
    END LYxlo<f  
VUg~[  
    AANT "*H'bzK  
    AEC                                ! monitor feathered edges V~gUMu4ot  
    ACC                                ! and keep thicknesses less than 25.4 mm t"Vr;0!{  
    M 89.6 1 A TOTL                    ! keep total lens length constant IZ(CRKCGBl  
    M 0 50 A GIHT                    ! control distortion at full field S P YA 1 _ UVX  
?'8MI|*l%  
    M 0 50 A GIHT                    ! and at half field DIV CONST 2 \qK}(xq[  
vSHIl"h  
    S P YA .5 VQW)qOR9  
*M\i4FO8  
    M 0 20 A P HH .7                ! control telecentricity at 0.7 field LF3GVu,  
+ke42Jwt  
    GSO 0 0.1 5 M 0                    ! correct OPDs of ray grids at three fields GNO 0 0.05 4 M .7 a?Qcf;o  
    GNO 0 0.05 4 M 1 END Q1>Op$>h  
i+ &lMgh  
    SNAP                            ! get snapshot every iteration ~"4vd 3  
    SYNO 30                            ! optimize for 30 cycles.
JEkIbf?=r  
]mLTF',5  
（创建这组光线网格像差的最简单方法是使用MACro编辑器中的Ready Made Raysets按钮。在这种情况下，我们选择了第8组，它创建了横向目标和OPD目标，然后选择删除横向目标 并且在全视场增加OPD目标的权重.Bare-bones Rayset对话框也可以这样做，然后有更多选项。） jP7+s.j>  
我们进行优化，然后运行模拟退火几个周期。 透镜有所改善。
Hh'14n&W  
现在让我们使用一些强大的工具。 首先，我们运行自动元件删除功能。 这会找到可以移除的元件，而对评价函数的性能降低最小。 为此，我们只需添加该行命令
 pmpn^ZR  
   AED 3 Q 3 19    ! find which element to delete between surfaces 3 and 19.
.WPR}v,.Z  
w]P7!t  
将该命令加到PANT命令之前，然后重新优化。 该程序显示可以移除表面14处的镜片。 我们允许它删除该元件，然后对其进行优化和模拟退火（在注释掉AED行之后，我们不会删除另一个元件或删除顶部的CHG文件）。
gm%bxr@X~  
正如预期的那样，透镜性能有所下降，但仍然不错。 现在我们将使用元件自动插入功能，以查看透镜是否会恢复到以前的镜片数，结果是否比起始透镜更好？ S5[RSAbf*t  
为此，我们将AED线更改为
W;AWO0+  
    AEI 3 3 17 0    ! insert one element between surfaces 3 and 17.
Gv2./<{#  
(P52KD[A[  
并再次运行MACro。 （如果您有多核电脑，则在MACro的顶部还应添加以下命令，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。）
'I01F:`  
    CORE nb
JV6U0$g_S  
"GC]E8&>H  
在MACro的顶部，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。） jX8C2}j  
程序在表面12之前插入了一个元件。我们添加一个新变量
%dWFg<< |  
    VY 12 GLM
+>9^])K|  
y2ws*IZ"  
到PANT文件，所以新元件上的玻璃模型可以变化，注释掉AEI命令行，重新优化并模拟退火。
Tk|;5^#H  
该程序已将透镜内的孔径位置移动到9.如果透镜有固定孔径，我们可以在该元件上切一个凹槽，并获得极好的性能 - 但如果没有，我们会为表面11分配一个真正的孔径，移除 YP1的变量，并再次重新优化。我们得到如下透镜：
@ke})0 `5  
    RLE CCvBE, u x  
    ID EXAMPLE LENS                                141 k2,oyUT=S  
    WAVL .7150000 .7100000 .7050000 `0WA!(W  
<}'B-k9  
    CORDER    1    3    2 ^HN  
    APS                -11 r D!.N   
    TEMPERATURE        30.00000 1AkHig,  
    WAP                 1 `m0Uj9)#  
    GTZ M,! no  
    UNITS MM rZCAj  
    OBB    0.000000      15.20000    6.24500       -11.63722       0.00000     0.00000 C-b%PgA  
    6.24500 ~ z&A  
        0    AIR ua>~$`@gX  
        1    CV    0.0000000000000    TH    4.50000000 r^tXr[}  
        1    N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 oZcwbo8  
        1    DNDT    1.090E-05    9.960E-06    9.700E-06 3.65000E-01 <|.! Px86  
        1    CTE    0.500000E-06 xgw)`>p,W  
        1    GTB U    'FUSILICA    ' 5z mHb  
        2    CV    0.0000000000000    TH    1.00000000 AIR FveK|-  
        3    RAD    31.7420365099046    TH    4.89311077 +6Fdi*:  
        3    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 F3|pS:  
        3    CTE    0.806000E-05 adPU)k_j:  
        3    GTB S    'N-LAF2    ' >(4S `}K  
        4    RAD    205.8474850968830    TH    6.35592001 AIR  p:>?  
        5    RAD    31.8551157618315    TH    1.39568729 Y52xrIvl\  
        5    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 7tO$'q*h  
        5    CTE    0.710000E-05  KGwL09)  
        5    GTB S    'N-BK7    ' bh6wI%8H  
        6    RAD    12.9057883346246    TH    7.19477052 AIR YhK/pt43C  
        7    RAD    -23.8475364230033    TH    1.00000000 ^* v{t?u  
        7    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 |}.B!vg(4  
        7    CTE    0.710000E-05 v5ddb)  
        7    GTB S    'N-BK7    ' QN8Hz/}\  
        8    RAD    18.0286949741191    TH    1.24241640 AIR naCI55Wx  
        9    RAD    21.7606620988429    TH    11.21030691 G9":z|  
        9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 s31_3?Vdf,  
        9 CTE    0.710000E-05 hg/&[/eodm  
        9 GTB S    'N-BK7    ' 9NXiCP9A  
        10    RAD    -27.0144706600627    TH    1.00000000 AIR (mr` ?LI}  
        11    CV    0.0000000000000    TH    15.36917292 AIR / H/Ne )r  
        12    RAD    -221.0555600124851    TH    3.83402160 {+mkXp])R  
        12    GLM    1.73264979        52.69907560 L"<Eov6  
        13    RAD    -18.9307423606996    TH    1.00000000 AIR BcO2* 3  
        14    RAD    -18.3189387535143    TH    1.00000790 YHtI%  
        14    N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3    1.83114590 K T72D  
        14    CTE    0.846000E-05 vszAr( t  
        14    GTB S    'N-SF57    ' BFu9KS+@)  
        15    RAD    77.6676600402005    TH    8.59463594    AIR `l#$l3v+  
        16    RAD    -98.5742040515266    TH    3.91807638 "T[jQr  
        16    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 T>o# *{q n  
        16    CTE    0.806000E-05 vXZz=E AH  
        16    GTB S    'N-LAF2    ' u)]sJ1p  
        17    RAD    -31.6148606190401    TH    5.55657931    AIR ~}ZX^l&k{P  
        18    RAD    90.9510179315515    TH    5.93527419 UimZ/\r  
        18    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 zQfxw?~A  
        18    CTE    0.806000E-05 KTJ $#1q  
        18    GTB S    'N-LAF2    '  +6-!o,(  
        19    RAD    -60.9109375555036    TH    1.00003786    AIR YAG3PWmD  
        19    CV    -0.01641741 2 ~'quA  
        19    UMC    -0.14286000 zX Pj7K*  
        20    CV    0.0000000000000    TH    3.60000000 'J2P3t  
        20    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 g o Z#  
        20    CTE    0.710000E-05 :m)?+  
        20    GTB S    'N-BK7    ' ]}c=U@D,9  
        21    RAD -1.1487695061324E+17    TH    43.52197472    AIR ;$;/#8`>  
        21    CV    -8.70496644E-18 BJr Nbo;T  
        21    UMC    -0.14286000 {XW>:EU'N  
        22    CV    0.0000000000000    TH    0.00000000 AIR SkUP9  
    END
jd'R2e  
GQNiBsV  
该程序在表面14处移除了原始透镜元件，并在12处更换了新镜片。最大畸变现在约为1/4微米（是原来的一半）。 然后，我们在表面12处用玻璃模型替换了表面3上使用的玻璃，并重新优化，几乎没有性能损失。 （当您自己学习这些课程时，由于退火阶段的随机性，您可能会得到略微不同的结果。）
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